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- 저자 : 김영석 ( Young Seuk Keehm ) (검색결과 10 건)
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차장환,구민호,김영석,Cha, Jang-Hwan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk 한국지하수토양환경학회 2010 지하수토양환경 Vol.15 No.6
The effective thermal conductivity of porous materials is usually determined by porosity, water content, and the conductivity of the matrix. In addition, it is also affected by the internal structure of the materials such as the size, arrangement, and connectivity of the matrix-forming grains. Based on the structural models for multi-phase materials, thermal conductivities of soils and sands measured with varying the water content were analyzed. Thermal conductivities of dry samples were likely to fall in the region between the Maxwell-Eucken model with air as the continuous phase and the matrix as the dispersed phase ($ME_{air}$) and the co-continuous (CC) model. However, water-saturated samples moved down to the region between the $ME_{wat}$ model and the series model. The predictive inconsistency of the structural models for dry and water-saturated samples may be caused by the increase of porosity for water-saturated samples, which leads to decrease of connectivity among the grains of matrix. In cases of variably saturated samples with a uniform grain size, the thermal conductivity showed progressive changes of the structural models from the $ME_{air}$ model to the $ME_{wat}$ model depending on the water content. Especially, an abrupt increase found in 0-20% of the water content, showing transition from the $ME_{air}$ model to the CC model, can be attributed to change of water from the dispersed to continuous phase. On the contrary, the undisturbed soil samples with various sizes of grains showed a gradual increase of conductivity during the transition from the $ME_{air}$ model to the CC model.
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차장환,구민호,김영석,이영민,Cha, Jang-Hwan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk,Lee, Young-Min 대한자원환경지질학회 2011 자원환경지질 Vol.44 No.2
For 21 rock samples consisting of granite, sandstone and the effective thermal conductivity (TC) was measured with the LFA-447 Nanoflash, and mineralogical compositions were also determined from XRD analysis. The structural models were used to examine the effects of quartz content and the size of minerals on TC of rocks. The experimental results showed that TC of rocks was strongly related to quartz content with $R^2$ value of 0.75. Therefore, the proposed regression model can be a useful tool for an approximate estimation of TC only from quartz content. Some samples with similar values of quartz content, however, illustrated great differences in TC, presumably caused by differences in the size of minerals. An analysis from structural models showed that TC of rocks with fine-grained minerals was likely to fall in the region between Series and EMT model, and it moved up to ME and Parallel model as the size of minerals increased. This progressive change of structural models implies that change of TC depending on the size of minerals is possibly related to the scale of experiments; TC was measured from a disk sample with a thickness of 3 mm. Therefore, in case of measurements with a thin sample, TC can be overestimated as compared to the real value in the field scale. The experimental data illustrated that the scale effect was more pronounced for rocks with bigger size of minerals. Thus, it is worthwhile to remember that using a measured TC as a representative value for the real field can be misleading when applied to many geothermal problems. 화강암, 사암, 편마암으로 구성된 21개 암석시료를 대상으로 열전도도를 측정하고, XRD 정량분석을 통해 구성광물의 조성을 파악하였으며, 구조모델 이용하여 석영 함량 및 광물입자의 크기가 암석의 유효열전도도에 미치는 영향을 분석하였다. 측정된 열전도도는 석영 함량과 높은 상관성을 보여 ($R^2=0.75$), 석영 함량으로부터 열전도도를 추정할 수 있는 선형회귀모형을 제시하였다. 화강암 및 변성암 일부 시료의 경우 유사한 석영 함량에도 불구하고 열전도도가 크게 다른 값을 보였는데, 이는 주로 광물업자의 크기 변화와 관련이 있는 것으로 나타났다. 구조모델을 통한 분석 결과 입자의 크기가 작은 경우 열전도도는 scries와 EMT모델의 중간 영역에 해당하는 값을 보이며, 입자가 커지면서 EMT모델, ME모델을 거쳐 Parallel모델에 근접하게 변화하였다. 이러한 열전달 구조모델의 변화는 입자의 크기에 따른 열전도도 변화가 3 mm 두께의 원반시편을 이용하는 실험 규모와 관련이 있음을 시사한다. 즉, 얇은 원반 시료를 이용하여 암석의 열전도도를 측정할 경우 규모효과에 의하여 실제 지반의 값보다 과대평가될 가능성이 높으며, 특히 광물 입자의 크기가 클수록 이러한 오차는 더 커질 것으로 예상된다. 따라서 지열과 관련된 다양한 해석 모델에서 실험실 측정값을 실제 현장규모에서의 대표값으로 사용할 경우 모델의 예측 신뢰도에 영향을 줄 수 있는 요인으로 작용할 수 있다.
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이영민,김종찬,구민호,김영석,Lee, Young-Min,Kim, Jong-Chan,Koo, Min-Ho,Keehm, Young-Seuk 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.6
지층 내에 발달한 고투수성 단층은 유체, 에너지, 그리고 용질이 이동하는데 있어서 중요한 역할을 하는 지질구조이다. 따라서 고투수성 단층 주변부에서는 지열수(혹은 온천), 지열 이상대, 그리고 금속 광상 등이 형성될 가능성이 크다. 단층의 구조에 따른 지하수 유동과 이에 따른 지층 내의 열적 상태를 확인하기 위해서 단층 구조가 다른 세 가지의 경우에 대해서 이차원 열-수리적 거동 모델링을 수행하였다. 모델링 결과로부터 세 가지 모든 단층 구조의 경우에서 단층의 투수율이 커지면 단층대에서의 지하수 용출 온도가 초기 온도 보다 높아지는 경향을 확인 할 수 있다. Peclet number 와 단층대에서의 용출온도의 상관관계 분석으로부터 상관계수($R^2$)가 0.98로 상당히 높은 것을 확인하였다. Peclet number가 1이상 일 때 단층대에서는 약 $32^{\circ}C$ 이상의 온도가 용출되며 이러한 경우에 단층대에서의 열흐름은 매질을 통한 전도 보다는 지하수에 의한 대류의 영향이 큰 것으로 판단된다. High permeable faults are important geological structures for fluid flow, energy, and solute transport. Therefore, high permeable faults play an important role in the formation of hydrothermal fluid (or hot spring), high heat flow, and hydrothermal ore deposits. We conducted 2-D coupled thermal and hydraulic modeling to examine thermohydraulic behavior in fault zones with various permeabilities and geometric conditions. The results indicate discharge temperature in fault zones increases with increasing fault permeability. In addition, discharge temperature in fault zones is linearly correlated with Peclet number ($R^2=0.98$). If Peclet number is greater than 1, discharge temperature in fault zones can be higher than $32^{\circ}C$. In this case, convection is dominant against conduction for the heat transfer in fault zones.
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상대습도가 인공 단층비지의 함수량에 미치는 영향 예비 연구
오솔비(Sol Bi Oh),김영석(Young Seuk Keehm),이주현(Ju Hyeon Lee),김현나(Hyun Na Kim) 대한지질학회 2021 대한지질학회 학술대회 Vol.2021 No.10
물 윤활작용은 단층비지 내의 미끌림면에 존재하는 광물 나노입자의 단층 약화 메커니즘 중의 하나로, 이는 지진 발생에 영향을 줄 수 있다. 지진이 발생하는 자연계 단층에서의 함수량 변화는 주로 계절성 강우에 따른 대수층 두께의 증가에 의한 것으로 생각되어져 왔으나, 보다 신뢰성 있는 단층 거동의 해석을 위해서는 그 외의 요인 또한 복합적으로 고려해야 할 필요성이 있다. 이전 실험실에서 측정한 건조 및 포화 상태에 따른 마찰계수 실험에서, 동일한 광물 종임에도 연구자들에 따른 마찰계수 값의 차이가 나타났다. 특히, 건조 상태에서 넓은 범위의 마찰계수 값의 차이를 보였으며, 이에 대한 원인 중 하나로 대기 상대습도의 차이가 거론된 바 있다. 이러한 중요성에도 불구하고 현재까지 진행된 실제 자연계 단층에서의 함수량에 대한 연구는 주로 계절성 강우에 의한 대수층 두께의 변화에 초점을 두어 진행되어져 온 반면에, 대기 상대습도에 따른 함수량 변화에 대해서는 고려된 바 없다. 이에 따라 본 연구에서는 광물 나노입자의 입자크기에 따른 함수량의 상대습도 의존성을 연구하고자 한다. 본 연구에서는 규산염 광물의 성질을 대표할 수 있는 7 nm, 26 nm의 비정질 규산염 나노입자를 선택하였다. 온도 및 습도가 조절되는 글러브 박스 내의 상대습도를 20%에서 70%까지 조절한 환경에서 수화시킨 비정질 규산염 나노입자의 1H NMR 분광분석을 실시하였다. 실험 결과, 7 nm의 비정질 규산염 나노입자의 전체 수소의 개수는 상대습도가 20%에서 70%로 증가할 때, 약 2.1배 증가한 반면, 26 nm의 경우, 약 1.3배 증가하였다. 이는, 입자크기가 작을수록 함수량의 상대습도 의존성이 증가함을 의미한다. 이와 같은 상대습도에 따른 수소 개수의 변화는 주로 물리흡착된 물(Physisorbed water) 함량 증가에 기인하며, 단층비지 내에서의 물 윤활작용의 발생 가능성을 높여줄 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구의 결과는 계절성 강우에 기인하는 단층비지 내의 함수량 변화 해석에 있어 대기 상대습도에 대한 영향 또한 고려해야 할 필요성을 보여주었다. 입자크기가 작을수록 습도에 대한 민감도가 증가하여 물 윤활작용을 발생시킬 가능성을 높여줄 수 있는 원인이 될 수 있으며, 이는 단층비지의 입자크기 또한 지진 발생에 영향을 줄 수 있음을 의미한다. 따라서, 상대습도 의존성은 단층비지를 구성하고 있는 광물이 종류나 입자크기에 따른 함수량 변화에 기인할 수 있으며, 보다 신뢰성 있는 단층 거동에 대한 해석을 위해서는 실제 단층비지 조성을 모사한 인공 단층비지를 이용한 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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김종찬(Kim, Jong-chan),이영민(Lee, Young-min),윤운상(Yoon, Woon-Sang),구민호(Koo, Min-Ho),김영석(Keehm, Young-seuk) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.06
대수층 축열 시스템(ATES)의 효율은 지중에 저장된 열 사이의 간섭에 의해 결정이 되며, 열 간섭에 영향을 미치는 요인들은 시추공 간 이격거리, 대수층의 수리 전도도, 주입/양수량 등이 있다. 따라서 이 연구에서는 지하수-지열 거동 모델링을 통하여 열 간섭이 일어나는 현상과 열 간섭이 시스템 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 모델링 결과로부터 이격거리는 작을수록 그리고 대수층의 수리전도도와 주입/양수량은 클수록 열 간섭이 잘 일어나는 것을 확인하였고, 열 간섭 계수가 1일 때는 시스템 효율이 상대적으로 크게 낮아지고, 열 간섭 계수가 1 미만일 때는 변화가 미미한 것을 확인하였다. ATES 를 이용한 냉난방 시스템을 시공 하고 있는 안성 연구지역에 대한 장기 예측 모델링을 수행 하였다. 모델링 결과 이격거리가 80 m 이고, 주입/양수량이 100 m³/day 일 때, 시스템 가동 7년경과 뒤 여름철과 겨울철에 계산된 시스템 효율은 각각 36 RT 와 31 RT 로 나타났다. 따라서 주입/양수량을 100 m³/day로 했을 때, 냉난방 대상건물의 필요 부하인 20 RT 를 충분히 충족할 수 있을 것으로 판단된다.
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심부지열개발을 위한 단층대에서의 열-수리적 거동 모델링
김종찬(Kim, Jong-Chan),이영민(Lee, Young-Min),구민호(Koo, Min-Ho),김영석(Keehm, Young-Seuk) 한국신재생에너지학회 2009 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11
지층 내에 발달한 고투수성 단층은 유체, 에너지, 그리고 용질이 이동하는데 있어서 중요한 역할을 하는 지질구조이다. 따라서 고투수성 단층 주변부에서는 온천, 지열 이상대, 그리고 금속 광상 등이 형성될 가능성이 크다. 이 연구에서는 열-수리적 거동 모델링을 통하여 단층에 의한 온천 또는 지열 이상대의 형성 원인을 확인하였다. 단층의 구조에 따른 지하수 유동과 이에 따른 지층 내 열적 상태를 확인하기 위해서 단층 구조가 다른 3가지의 경우에 대해서 2차원 열-수리적 거동 정류 모델링을 수행하였다. 모델링 결과 단층 구조가 다른 3가지의 모든 경우에서 단층의 투수율이 커지면 단층대에서의 용출 온도가 초기 온도 보다 높아지는 경향을 확인 할 수 있고, 경우에 따라서 모암의 투수율 역시 용출온도에 영향을 미치는 것을 확인 하였다. 따라서 심부지열 개발을 위한 연구지역에 대해 보다 정확한 예측 모델링을 수행하기 위해서는 단층의 구조, 단층과 모암의 투수율, 그리고 수리지질학적 정보 등이 매우 중요하다고 할 수 있다.
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